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2019-2020年高一地理 2.3大氣的運動教案 人教大綱版必修上冊 ●教學目標 知識目標 1.理解熱力環(huán)流形成，影響大氣水平運動的“三力”及其作用下的風向。 2.掌握氣旋、反氣旋的運動方向。 3.在等壓線圖上表示實際大氣中的風向。 能力目標 1.繪畫氣旋、反氣旋示意圖。 2.會讀簡單的等壓線圖。 德育目標 1.使學生認識大氣運動與人們生活和生產(chǎn)活動的關系，明確人類活動應如何趨利避害。 2.能將所學知識運用于實際，服務于社會。 ●教學重點 1.理解熱力環(huán)流的形成。 2.理解大氣的水平運動——風。 3.掌握氣旋、反氣旋的運動方向。 ●教學難點 1.熱力環(huán)流的動態(tài)過程引起的等壓面的彎曲方向。 2.影響大氣水平運動的“三力”及其作用下的風向。 ●教學方法 1.實驗法：結合本課的活動，課前安排學生實驗觀察證明熱力環(huán)流。 2.利用多媒體課件演示氣旋、反氣旋的動態(tài)情況，幫助學生理解它們的運動。 3.講述法：詳細講述分別受三種力作用下的風向。 ●教具準備 投影儀(片)、多媒體、補充資料及一些小實驗用具如燒杯、燃紙片等工具。 ●課時安排 一課時 ●教學過程 ［導入新課］ 地球周圍的大氣好像一部巨大的機器，日夜不停地運動著。它的運動形式多種多樣，范圍有大有小，正是這種不停的大氣運動，形成了地球上不同地區(qū)的天氣和氣候。大氣為什么會運動，以及怎樣運動這是我們這一節(jié)課要學習的內容。下面我們就來學習第三節(jié)的內容。 ［講授新課］ 2.3 大氣的運動(板書) 本課的引言部分可以看做是整個大氣運動相關內容的前言部分。請同學們先閱讀課本引言，分析一下引言概括了大氣運動的哪些內容。 大氣時刻不停地運動著。大氣中熱量和水汽的輸送，以及一切天氣變化，都是通過大氣運動實現(xiàn)的。這說明了大氣運動的重要性。 其次，大氣運動的能量來源于太陽輻射。由于各緯度獲得的太陽輻射能多少不均，造成高低緯度間溫度的差異，這是引起大氣運動的根本原因。 再次，大氣運動的形式有水平運動和垂直運動之分。其中，大氣的垂直運動表現(xiàn)為氣流的上升或氣流的下沉；大氣的水平運動即是風。 (承轉)同學們，課前安排大家觀察燒一鍋開水時，鍋里沸騰的開水，中間水向上冒，鍋邊水往下沉。點燃一小堆紙時，紙片和灰燼從火堆上升，在空中流向四周，又從火堆四周下沉，然后又進入火堆。以上這兩種現(xiàn)象都是由于中間和四周受熱不均而形成的熱力環(huán)流現(xiàn)象。那么，大氣的運動情況到底是怎樣的呢？我們先學習第一部分內容。 一、熱力環(huán)流(板書) 由于地面冷熱不均而形成的空氣環(huán)流，稱為熱力環(huán)流。它是大氣運動的一種最簡單的形式。 下面我們就這兩幅圖一起來分析一下熱力環(huán)流的動態(tài)過程。 (投影片展示) (1)若A、B、C三地(如左上圖)受熱均勻，則①三地氣溫相同；②三地氣壓相同；③三地氣壓隨高度遞減的規(guī)律相同；④三地上空同一水平面上各點的氣壓相等，等壓面為互相平行的水平面。 (2)若A地受熱(如右上圖)，則①A地氣溫較高，B、C兩地氣溫較低；②A地空氣受熱膨脹上升，B、C兩地空氣相對冷卻下沉，引起空氣的垂直運動；③A地近地面空氣膨脹上升，密度減小，氣壓降低，B、C兩地近地面空氣相對冷卻下沉，密度增大，氣壓升高，三地近地面處同一水平面上的氣壓A地較小，B、C兩地較大，迫使空氣從B、C流向A，導致空氣水平運動，此時三地近地面的等壓面不再是水平面，在氣壓較低的A處，等壓面往下移，在氣壓較高的B、C處，等壓面往上移；④A地上空一定高度A′處，因上升的空氣聚積密度增大，氣壓比同一水平面上周圍地區(qū)高，B′、C′處因空氣下沉后密度減小，氣壓比同一水平面上的周圍地區(qū)低，空氣就從氣壓較高的A′處流向氣壓較低的B′、C′處，形成熱力環(huán)流。 1.冷熱不均引起的熱力環(huán)流(板書) 由于同一水平面上的A′、B′、C′點三地氣壓不再相等，等壓面也不再是水平面，在A′處往上移，在B′、′C處往下移，就形成了彎曲的等壓面。 (3)空間氣壓值相等各點所組成的面，稱為等壓面。等壓面凸起的地方是高壓區(qū)，等壓面下凹的地方是低壓區(qū)。 2.等壓面的彎曲方向(板書) 根據(jù)大量觀測事實說明，城市氣溫經(jīng)常比其四周郊區(qū)高。好像一個“熱島”矗立在溫度比較涼的“海洋”之上，人們稱之為“城市熱島”。世界上大大小小的城市，無論其緯度位置、海陸位置、地形起伏有何不同，都能觀測到熱島效應。正因為這種現(xiàn)象存在，在城市與郊區(qū)之間也形成了熱力環(huán)流。 請同學們閱讀課本“城市風”和圖2.9“城市與郊區(qū)之間的熱力環(huán)流”。 通過這段材料的學習，我們得知了在城市與郊區(qū)之間形成了小型的熱力環(huán)流，稱為城市風。由于城市風這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，在城市規(guī)劃時要把這一因素考慮進去，一定要注意研究城區(qū)上空的風到郊區(qū)下沉的距離。一方面將污染嚴重的工業(yè)企業(yè)布局在城市風的下沉距離之外，避免這些工廠排出的污染物從近地面流向城區(qū)。另一方面，應將衛(wèi)星城建在城市風環(huán)流之外，以避免相互污染。 (事例分析)請同學們做以下思考： 某城市為我國重要的鋼鐵、化學工業(yè)基地，該城工業(yè)區(qū)、商業(yè)、文化及住宅區(qū)的分布如簡圖所示，住在該城的居民們發(fā)現(xiàn)，白天商業(yè)、文化和住宅區(qū)的大氣污染現(xiàn)象會加劇，每到夜晚則減輕，請分析其原因。還有，該城市是新興工業(yè)城市，這里的老居民們說，現(xiàn)在一年中陰天的日子比過去多了，請分析其現(xiàn)象及原因。 以上內容，結合其地理位置，可做如下分析： 白天，山坡地面接受太陽輻射后溫度升高、地面長波輻射增強，山坡上的空氣因為受地面長波輻射后增溫并膨脹上升，這樣，白天就出現(xiàn)沿山坡向上爬升的氣流，這股氣流也就把谷底工業(yè)區(qū)排放的大氣污染物帶到坡面上部的文化、商業(yè)和住宅區(qū)，加劇了污染。而到了晚上，山坡首先降溫，山坡上的氣流變?yōu)槭湛s下沉，工業(yè)區(qū)的污染物被抑制上升，商業(yè)、文化和住宅區(qū)的污染則得到減輕。因此，這一城市的住宅區(qū)的大氣污染現(xiàn)象，白天加劇，夜晚減輕。這一原理，指大氣在山谷與山坡之間的環(huán)流運動，我們習慣稱之為山谷環(huán)流，也即山谷風。 第二問的分析：該市是工業(yè)區(qū)，工廠建成后，工廠在生產(chǎn)過程中向大氣中排放的大量固體雜質成為水汽的凝結核，凝結核的增多使城市上空的水汽更容易發(fā)生凝結現(xiàn)象，因此，這一地區(qū)的陰天也就多了。 (承轉)綜上所述，由于地區(qū)間的冷熱不均，引起空氣的上升或下沉的垂直運動；空氣的上升或下沉，導致了同一水平面上的氣壓差異；氣壓差異又形成大氣的水平運動；大氣的水平運動即是風，下面我們再來學習課文的第二部分。 二、大氣的水平運動——風(板書) 請同學們閱讀這部分內容，了解風的形成過程及其風在不同力的作用下，風向的變化情況。 在學生看完課文后老師對其中一些問題進行提問(如：1.形成風的直接原因是什么？2.受哪個力的作用下，風向與等壓線是平行的？這種風向在什么地方存在？)，并通過學生的討論來回答或解釋，然后老師再詳細地進行分析，講解，以達到本課的教學目的。 地表受熱不均，使同一水平面上的大氣，有的地方氣壓高，有的地方氣壓低。我們把單位距離間的氣壓差叫氣壓梯度。因為它們是表示在同一水平面上的氣壓變化情況，所以也稱水平氣壓梯度。只要水平面上存在著氣壓梯度，就產(chǎn)生了促使大氣由高壓區(qū)流向低壓區(qū)的力，這個力稱為水平氣壓梯度力。這個力的作用下，推動大氣由高氣壓區(qū)向低氣壓區(qū)作水平運動，這就形成了風?？梢姡綒鈮禾荻攘κ谴髿馑竭\動的原動力，又是形成風的直接原因。 1.高空大氣中的風向(板書) (1)在理想狀態(tài)下，空氣質點只受一個力即水平氣壓梯度力的作用時，水平氣壓梯度力垂直于等壓線，并由高壓指向低壓(讀圖2.10水平氣壓梯度力)。如果沒有其他外力的影響，風向應該與氣壓梯度力的方向一致，即風向垂直于等壓線。 (2)在實際生活中，空氣質點還受地轉偏向力因素的影響，在水平氣壓梯度力和地轉偏向力的共同作用下的風向又如何呢？ 大氣是在自轉的地球上作水平運動的，所以當大氣一開始運動，馬上就受到地轉偏向力的影響，使風向逐漸偏離了氣壓梯度力的方向，北半球向右偏，南半球向左偏。這樣在水平氣壓梯度力和水平地轉偏向力作用下形成的風，請同學們讀圖2.11。 圖上表示了北半球平直等壓線的情況。初始狀態(tài)時，空氣質點垂直等壓線運動(按水平氣壓梯度力的方向)。最終狀態(tài)時，風向平行于等壓線。這個過程是水平氣壓梯度力和水平地轉偏向力逐步建立平衡的過程，在這個過程中，空氣質點始終是按兩個力的合力方向運動，而水平地轉偏向力始終是垂直于運動方向的右側，所以使得風向不斷地右偏。最后，風向平行于等壓線，此時，水平氣壓梯度力與水平地轉偏向力大小相等，方向相反，其合力為零，達到平衡狀態(tài)，空氣運動不再偏轉而作慣性運動，形成了平行于等壓線吹的穩(wěn)定的風。通常把這種穩(wěn)定的風叫地轉風，因為它只考慮了氣壓梯度力和地球自轉的影響，所以叫地轉風。地轉風是大氣運動最簡單的情況，它在高空平直等壓線的情況下是實際存在的。依此原理，可以推導出風與氣壓場之間的關系：人背風而立，低壓在左，高壓在右，通常稱之為風壓定律。 所以，高空大氣中的風向，是氣壓梯度力和地轉偏向力共同作用的結果，風向與等壓線平行。在這個形成過程中，地轉偏向力只改變風的風向，不能改變風的速度。 (3)實際在近地面還存在摩擦力，這種再加上摩擦力的作用下，風向又表現(xiàn)為一種新的情形。 摩擦力是指地面與空氣之間，以及運動狀況不同的空氣之間互相作用而產(chǎn)生的阻力。近地面的大氣層里平直等壓線的情況下，當水平氣壓梯度力與地轉偏向力和摩擦力兩種力的合力達到平衡時，形成斜穿等壓線吹的風，這便是近地面風的情況。 2.近地面的風(板書) 請同學們讀圖2.12，并且在圖上畫出地轉偏向力和摩擦力的合力。 從圖中可以看出，因為摩擦力永遠和運動方向相反，即與風向相反，而水平地轉偏向力又在運動方向右側90，即與風向垂直，所以，摩擦力與水平地轉偏向力的合力和水平氣壓梯度力達到平衡時，風是斜穿等壓線吹的。即風向與等壓線之間成一夾角。摩擦力對風有阻礙作用，可以減小風速。所以，摩擦力既影響風向，又影響風速。 補充材料1：摩擦力對風的影響 一般摩擦力的影響可達離地面1500米左右的高度，在這個范圍內的風向都斜穿等壓線。摩擦力愈大，風向與等壓線之間的夾角愈大；摩擦力愈小，其夾角愈小。當摩擦力為零時(高空的情況)，風向便平行等壓線了。因此，在實際大氣中因摩擦力隨高度增加而逐漸減小，所以風向隨高度的增加而逐漸右偏，即愈往高空，風向與等壓線之間的夾角愈小，最后，風向與等壓線平行。這就是風隨高度變化最一般的規(guī)律。風速則隨高度的增加而增大。 陸地表面和海洋表面的摩擦力不同，地面摩擦力大，洋面摩擦力小，所以在相同的氣壓條件下，陸地表面的風與等壓線間的夾角大，風速小；海洋表面的風與等壓線的夾角小，風速大。 風斜穿等壓線吹，具有很重要的意義。因為風本身進行著大氣質量的輸送，風穿越等壓線吹，就會把高壓區(qū)的大氣向低壓區(qū)輸送，它直接影響著高低壓的興衰狀況。高低壓的興衰又導致氣流的變化，所以氣壓系統(tǒng)與大氣運動相互影響，相互制約，構成千變萬化的大氣活動舞臺。 (承轉)由于陸地表面和海洋表面不僅是摩擦力不同，而且熱力性質也有差異，所以在海平面上等壓線和風向又出現(xiàn)一種新變化。下面我們就來學習海平面實際大氣的風向。 3.海平面實際大氣的風向(板書) (4)在實際的海平面等壓線分布圖上，由于海陸熱力性質差異的影響，等壓線是彎曲的，并且出現(xiàn)了閉合中心，形成一個個低壓和高壓中心。風向與前面所述規(guī)律一樣，在氣壓梯度力、地轉偏向力以及摩擦力共同作用下，低氣壓的氣流在北半球按逆時針方向旋轉輻合(南半球按順時針方向旋轉輻合)；高氣壓的氣流在北半球按順時針方向旋轉輻散(南半球按逆時針方向旋轉輻散)。 補充材料2：氣旋與反氣旋 1.在等壓線分布圖上，凡等壓線閉合，中心氣壓低于四周氣壓的區(qū)域，叫做低氣壓。在氣壓梯度力作用下，低氣壓的氣流由四周向中心流動；受地轉偏向力影響，低氣壓的氣流在北半球向右偏轉按逆時針方向流動的大旋渦，在南半球向左偏轉按順時針方向流動的大旋渦。大氣的這種流動很像江河中的旋渦，所以低氣壓又叫氣旋。 多媒體演示南、北半球的氣旋(動畫效果)兩幅圖教學：(如下圖) 教師用鼠標點出北半球的氣壓區(qū)，提問低壓區(qū)水平氣壓梯度力的方向(由四周指向中心，并與等壓線垂直)，然后用鼠標點出代表水平氣壓梯度力的虛線箭頭。教師邊講授氣流運動方向，邊用鼠標點出代表氣流運動(受地轉偏向力)的旋轉實線箭頭(動畫)。 南半球的氣旋的旋轉情況，先請同學們在草稿紙上畫出。 教師用鼠標點出代表南半球氣旋氣流運動的四個旋轉箭頭(動畫)，并要求學生對照檢查自己所畫內容是否正確。 2.在等壓線分布圖上，凡等壓線閉合，中心氣壓高于四周氣壓的區(qū)域，稱為高氣壓。高氣壓的氣流在水平氣壓梯度力作用下，由中心向外流出的，在北半球按順時針方向旋轉流出，在南半球按逆時針方向旋轉流出。高氣壓的這種環(huán)流系統(tǒng)與氣旋正好相反，所以也叫反氣旋。 多媒體演示南、北半球的反氣旋(動畫效果)以下面兩幅圖教學： 教師用鼠標點出北半球等壓線分布圖，強調高氣壓。提問高氣壓水平氣壓梯度力的方向(由中心指向四周且與等壓線垂直)。教師用鼠標點出代表水平氣壓梯度力的虛線箭頭。然后邊講授邊用鼠標點出北半球反氣旋的氣流運動方向(動畫效果)。 南半球的反氣旋的流動情況先讓學生在草稿紙上畫出，然后教師用鼠標點出代表水平氣壓梯度力的箭頭和高壓區(qū)中代表氣流流動方向的旋轉箭頭，并要求學生對照檢查自己所畫內容是否正確。 補充材料3：等壓線圖的閱讀 等壓線是同一水平面上氣壓值相等的各點組成的連線。等壓線圖上蘊含有大量的有關大氣物理性質的信息，是地理學科命題的多見題型。 閱讀等壓線圖第一要認識氣壓的基本形式，如高壓、低壓、高壓脊(在等壓線分布圖上，高氣壓延伸出來的狹長區(qū)域，叫高壓脊，好比地形上的山脊。高壓脊中各等壓線彎曲最大處的連線，叫做脊線)、低壓槽(在等壓線分布圖上，低氣壓延伸出來的狹長區(qū)域，叫低壓槽，好比地形上的峽谷)等。 閱讀等壓線圖第二要根據(jù)所在半球，用水平氣壓梯度力和地轉偏向力、摩擦力定出各地的風向、風力。在確定風向時，因摩擦力大小與風向關系很大，所以要看等壓線圖是高空等壓線圖還是海平面等壓線圖。若是高空等壓線圖，高空大氣稀薄，摩擦力可忽略不計，故風向與等壓線平行；若是海平面等壓線圖，摩擦力較大，幾乎與等壓線斜交，但是夾角多大，很難把握。為了方便起見，一般北半球右偏45左右，南半球左偏45左右。在確定風力時，因等壓線越密代表水平氣壓梯度力越大，所以風力也就越大；反之，風力就越小。 投影課堂鞏固練習題： 解析：(1)從等壓線分布圖上的氣壓值可以得出，中心氣壓高于四周，所以該氣壓系統(tǒng)為高氣壓。 (2)A處等壓線稀疏、B處等壓線密集，說明A處水平氣壓梯度力小于B處，所以B處的風力較大。 (3)判別A、B兩處風向時，分別過A、B兩點畫水平氣壓梯度力(虛線箭頭，注意大氣從中心流向四周并與彎曲等壓線的切線垂直)和地轉偏向力(如圖實線箭頭)，然后定風向，看實線箭頭來自哪個方位就是刮什么風向的風，所以A處刮東北風，B處刮西北風。 ［課堂小結］ 投影片展示本節(jié)課本內容框圖，然后邊看圖邊總結，最后強調本節(jié)補充內容需要學生掌握氣旋、反氣旋的運動方向和簡單等壓線圖的閱讀。 ［課后作業(yè)］ 1.北半球的人背風而立，高氣壓在他的( ) A.左前方 B.右前方 C.左后方 D.右后方 答案：D 2.有關風向、風力的敘述，正確的是( ) A.近地面由于摩擦力比較大，風與等壓線平行 B.高空由于摩擦力可忽略不計，風與等壓線有一夾角 C.同一幅圖上，等壓線越密集則風力越大 D.兩幅圖上，甲圖的等壓線密集而乙圖的等壓線稀疏，則甲圖中各點的風力大于乙圖 答案：C 3.讀下圖，判斷正確的是( ) A.圖中4點氣壓：①＜②＜③＜④ B.甲地多晴朗天氣 C.甲地溫度高于乙地 D.氣流由甲地流向乙地 答案：C 4.以下幾種環(huán)流形式正確的是( ) 答案：BCD 5.讀下圖，完成下列要求。 (1)在等壓線圖中A點處，繪出近地面的形成風向和受力情況(北半球)。 (2)完成表格內容： (3)一般摩擦力的影響可達離地面1500米左右的高度，在這個范圍內的風向 等壓線。摩擦力愈大，風向與等壓線之間的夾角 。 (4)越往高空，風向與等壓線之間的夾角 。 (5)風速隨高度增加而 。 答案： (1)見右圖，其中F1是水平氣壓梯度力，F(xiàn)2是地轉偏向力，F(xiàn)3是摩擦力，V是風向 (2)①水平氣壓梯度力 ②水平氣壓梯度力 ③地轉偏向力 三者順序可交換 ④摩擦力 二力平衡時風向：風向與等壓線平行 三力平衡時風向：風向與等壓線斜交 (3)斜穿 越大 (4)越小 (5)增加 6.讀右圖，完成下列要求(這是一道高考題)。 (1)在圖上畫出有摩擦力時，A點空氣勻速運動的方向V。 (2)回答： F1是 力，它與 方向 ； F2是 力，它與 方向 ； F3是 力，它與 方向 。 答案：(1)如下圖所示 (2)水平氣壓梯度 等壓線 垂直 地轉偏向 空氣運動 垂直 摩擦 空氣運動 相反 ●板書設計 2.3 大氣的運動 一、基本概念——熱力環(huán)流 二、大氣運動狀況 太陽輻射→地面冷熱不均→大氣的垂直運動→同一水平面上的氣壓差異→水平氣壓梯度力 (能量來源) (緯度不同所致) (上升和下沉運動) →空氣的水平運動→風 1.在單一水平氣壓梯度力影響下：風向垂直于等壓線，指向低壓 2.在水平氣壓梯度力和地轉偏向力作用下：風向平行于等壓線 3.在水平氣壓梯度力和地轉偏向力、摩擦力作用下：風向和等壓線斜交。(以上三種情況的圖形分解，參閱本課小結中的圖形)